POWER – نظام نقل الطاقة الضوئية اللاسلكية المستمر

أعلنت وكالة DARPA في مايو 2025 أن برنامج POWER نقل طاقة ضوئية لمسافة 8.6 كيلومترات. وقد أوصل عرض PRAD أكثر من 800 واط لمدة 30 ثانية، ونقل في مجموع حملة الاختبارات أكثر من ميغاجول واحد.

هذه نتيجة قياسية للمسافة والطاقة في هذا النوع من العروض، وليست شبكة كهرباء لاسلكية جاهزة. فما زالت الكفاءة وسلامة الشعاع والطقس والتوجيه والتوسع في القدرة عقبات أساسية.

طرق نقل الطاقة لاسلكياً

الحث

ينقل الشحن الحثي الطاقة بمجال مغناطيسي بين ملفين متقاربين. وهو مستخدم في الهواتف وأجهزة أخرى، لكن الاقتران يضعف سريعاً مع زيادة المسافة أو سوء المحاذاة، ولذلك لا يصلح عملياً لمسافات بالكيلومترات.

المصدر: How2Electronics

الليزر

يمكن توجيه حزمة ضوئية مترابطة إلى مستقبل صغير عبر مسافة طويلة. لكن الغلاف الجوي يمتص الضوء ويشتته، وقد تخفض السحب والمطر والاضطراب والغبار الكفاءة أو تقطع الاتصال. وتكون المشكلات عادة أشد قرب سطح الأرض.

يمكن نظرياً استخدام مرايا على طائرات أو منصات أخرى كمرحلات لتجاوز العوائق وخط الرؤية المباشر. إلا أن كل مرحلة إضافية تحتاج إلى تتبع دقيق وتضيف خسائر ونقطة محتملة للعطل.

المصدر: DARPA

ما الذي أثبته عرض PRAD؟

في عرض POWER Receiver Array Demo وجّه المرسل ليزراً إلى مستقبل يبعد 8.6 كيلومترات. وسجل الفريق قدرة مستلمة تتجاوز 800 واط لمدة 30 ثانية. أما إجمالي الحملة فتجاوز ميغاجولاً واحداً، وهو أقل كثيراً من الطاقة الموجودة في غالون من الديزل.

المصدر: DARPA

إنشاء ليزر قوي وتوجيهه تقنيتان معروفتان. الجزء الأصعب هو إعادة تحويل الضوء إلى كهرباء مفيدة مع الحد من الخسائر. استخدم مستقبل PRAD فتحة دخول صغيرة ومرآة مكافئة وزعت الشعاع على عدد كبير من الخلايا الكهروضوئية.

المصدر: DARPA

قاس الفريق على مسافات أقصر كفاءة تتجاوز 20% من القدرة الضوئية الخارجة من الليزر إلى القدرة الكهربائية الخارجة من المستقبل. لا يشمل هذا الرقم بالضرورة كل الخسائر من مصدر الكهرباء الأول إلى الحمل النهائي، ولا يمثل كفاءة منظومة تجارية كاملة.

الخسائر والسلامة والقيود التشغيلية

يفقد النظام طاقة عند تحويل الكهرباء إلى ليزر، ثم يفقد المزيد في التحويل الكهروضوئي عند المستقبل. وتتوقف الكفاءة الكلية على المرسل والطول الموجي والغلاف الجوي والمستقبل والمسافة والتتبع. وقد يوضح تقدير خسارة 50–80% حجم التحدي الحالي، لكنه ليس نسبة ثابتة لكل تصميم مستقبلي.

تتطلب الحزمة عالية القدرة منطقة أمان ورصد الطائرات والطيور وإيقافاً تلقائياً والامتثال لقواعد الليزر. وفي ساحة القتال تضاف مشكلات الدخان والحركة والتشويش وكشف موقع المرسل وإمكان استهداف المرحلات.

الاستخدامات العسكرية

تهدف DARPA أساساً إلى تغذية المستشعرات والطائرات غير المأهولة والوحدات الأمامية من دون شحنات وقود متكررة أو بطاريات ثقيلة. وقد تكون وصلة ضوئية منخفضة الكفاءة مفيدة في موقع بعيد أو خطر إذا قللت مهام الإمداد.

لكن ذلك لا يثبت حتى الآن أن POWER أكثر أماناً أو أقل تكلفة من التزود الجوي بالوقود أو المولدات أو تبديل البطاريات. وما زالت هناك حاجة إلى اختبارات بمنصات متحركة وفي طقس متنوع ولمدد أطول، مع حساب شامل للطاقة وإجراءات سلامة واقعية.

الشبكة المدنية والطاقة الشمسية الفضائية

يُناقش المبدأ نفسه لمحطات شمسية مدارية ترسل الطاقة إلى الأرض بالموجات الدقيقة أو الليزر. وتعد أشعة الشمس شبه المستمرة في بعض المدارات ميزة، لكن تكاليف الإطلاق والتجميع وإدارة الحرارة والهوائيات أو المستقبلات الضوئية والسلامة وسعر الكيلوواط ساعة لم تُحسم.

لا يثبت عرض 8.6 كيلومترات الجدوى الاقتصادية للنقل من الفضاء، ولن يحل قريباً محل خطوط الجهد العالي. لكنه يبين أن توجيه قدرة معتبرة لمسافة عدة كيلومترات وقياسها ممكن تجريبياً.

المراحل التالية لبرنامج POWER

تخطط المرحلة الثانية لدمج تقنية المرحلات في حواضن تحملها طائرات تقليدية وإجراء اختبارات جوية منخفضة القدرة. والهدف اللاحق للمرحلة الثالثة هو إرسال 10 كيلوواط من منشأة أرضية إلى مستقبل أرضي يبعد 200 كيلومتر عبر ثلاث مرحلات جوية.

هذه أهداف للبرنامج. ولا تمثل أداءً أو مدى أو جاهزية تشغيلية مثبتة قبل نجاح الاختبارات.

AeroVironment والأثر الاستثماري المحتمل

إذا أصبحت تغذية الطاقة بالشعاع عملية فقد تطيل زمن تحليق الطائرات الصغيرة غير المأهولة. ويمكن أن تستفيد منظومة أوسع من مصنعي الطائرات والمستشعرات والبصريات وأنظمة التحكم وموردي الدفاع؛ لكن ذلك لا يضمن إيرادات لشركة بعينها.

تصنع AeroVironment (AVAV ) ذخائر Switchblade الجوالة وطائرات استطلاع ومركبات جوية تكتيكية صغيرة وأنظمة عالية الارتفاع ومركبات أرضية غير مأهولة. كما ساهمت في مروحية Ingenuity على المريخ.

المصدر: AeroVironment

المصدر: AeroVironment

المصدر: AeroVironment

أعلنت AeroVironment صفقة أسهم مع BlueHalo لإضافة قدرات الطاقة الموجهة والحرب الإلكترونية والأنظمة الفضائية وأدوات مواجهة أسراب الطائرات غير المأهولة. وتعكس قيم الصفقة ونسب الملكية وتقديرات السوق المعلنة لحظة محددة، ولا تضمن عائداً استثمارياً.

ينبغي للمستثمر متابعة الطلبيات وتمويل برامج الدفاع والهوامش وتنفيذ العقود ودمج الاستحواذات وتخفيف ملكية الأسهم والاعتماد على العملاء الحكوميين. ونجاح POWER لا يمنح AeroVironment عقداً بصورة تلقائية.

الخلاصة

حقق PRAD عرضاً مهماً لنقل الطاقة الضوئية لمسافة 8.6 كيلومترات. وقد تحقق من مستقبل ووصلة اختبار، لا من شبكة مرحلات جوية كاملة أو نظام طاقة تجاري.

سيكون الدليل المهم التالي تشغيل مرحلات متحركة وقياس الكفاءة من البداية إلى النهاية وإثبات السلامة في ظروف واقعية وتوصيل القدرة بثبات لمدة أطول. وحتى ذلك الحين تبقى التطبيقات العسكرية والفضائية والاستثمارية مشروطة.

أحدث أخبار AeroVironment